專利名稱：一種工業(yè)水處理劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工領域，具體的說涉及一種用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕阻垢水處理劑及其制備方法。
背景技術：
木質素是造紙工業(yè)的副產品，極少被利用，每年約有260萬噸堿木素排入江河，造成木質素資源的極大浪費，同時又嚴重污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡。為消除污染，變廢為寶，從造紙黑液中提取堿木素，以堿木素為原料進一步化學改性制備工業(yè)水處理劑。目前，國內外均進行了一些研究，提出一系列新的“綠色”水處理劑及其制備方法。中國專利公開了CN 1341568“改性木素磺酸鹽多功能水處理劑及其制備方法”、CN 200410066828“一種用于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕阻垢劑”、CN 200410066823“一種用于空調系統(tǒng)的緩蝕阻垢劑及其使用方法”、CN 98113264“一種復合水處理劑”、CN 94117281“多維聚羧酸鹽水處理劑及其制備方法和用途”以及CN 96106784“木質素季銨鹽陽離子絮凝劑合成工藝”等等。這些專利技術各有其特點和應用方向。但是，由于工業(yè)冷卻循環(huán)水水質的復雜性和多變性，現(xiàn)有的水處理劑還遠遠不能滿足環(huán)境保護的需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種將木質素重新利用而得到的工業(yè)水處理劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述工業(yè)水處理劑的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到一種工業(yè)水處理劑，由改性磺化木質素、2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸鋅、苯駢三氮唑、酒精和水組成，各組分的質量比為改性磺化木質素10～20，2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸40～50，葡萄糖酸鋅40～50，苯駢三氮唑1～2，酒精2～5，水30～40。
各組分最佳的質量比為改性磺化木質素15，2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸45，葡萄糖酸鋅45，苯駢三氮唑1，酒精2，水35。
其中上述酒精為普通的工業(yè)酒精。
一種制備上述工業(yè)水處理劑的方法，依次包括以下步驟(1)取上述各組分，將水置于反應釜內，依次緩緩加入2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸鋅、改性磺化木質素，攪拌，混勻；(2)再加入已溶解苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；(3)在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至65～85℃，恒溫1.5～3.5小時，即得本發(fā)明一種工業(yè)水處理劑。
其中反應釜優(yōu)選溫控調至70±2℃，恒溫2小時。
其中改性磺化木質素可以由造紙黑液(即制漿造紙廠排放的無用的黑液)制得，具體的制備方法依次包括以下步驟(1)在造紙黑液中加入少量聚鐵(重量比2000∶1)，加酸調節(jié)pH值為3～4，控制溫度60～70℃，黑液絮凝分層、過濾后，濾餅恒溫烘干，研碎，即得到木質素。
(2)取買到的或上述步驟得到的木質素和亞硫酸鈉，其中木質素∶亞硫酸鈉(Na2SO3)＝4∶3，再加入質量分數(shù)為10％的氫氧化鈉(NaOH)使木質素溶解，調節(jié)pH值為7～8，置于反應器，控制溫度60～70℃，反應4小時，冷卻，取出，離心分離，即得改性磺化木質素。
本發(fā)明得到的工業(yè)水處理劑可用于化工、電力、冶金和油氣田的敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以抑制冷卻水結垢及水對金屬設備的腐蝕。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)加入循環(huán)水系統(tǒng)后能有效地起到緩蝕、阻垢和抑制藻類生長的效果，對工業(yè)冷卻水系統(tǒng)起到了良好的保護作用；(2)整個生產過程無“三廢”排放，并解決了制漿造紙廠的黑液污染問題；(3)處理工藝簡單、用藥量少、效果好，水處理成本低；(4)本發(fā)明產品制備工藝是一個清潔化、環(huán)境友好工藝，具有很好的經濟效益和廣泛的社會效益。
具體實施例方式
制備例1 制備改性磺化木質素在造紙黑液中加入少量聚鐵(重量比2000∶1～2)，加酸調節(jié)pH值為3～4，控制溫度60～70℃，黑液絮凝分層、過濾后，濾餅恒溫烘干，研碎，即得到木質素。取木質素∶亞硫酸鈉(Na2SO3)＝4∶3，再加入質量分數(shù)為10％的氫氧化鈉(NaOH)使木質素溶解，調節(jié)pH值為7～8，置于反應器，控制溫度60～70℃，反應4小時，冷卻，取出，離心分離，即得改性磺化木質素。
實施例1取35kg水置于反應釜內，依次緩緩加入45kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、45kg葡萄糖酸鋅、15kg改性磺化木質素，攪拌，混勻；再加入2kg已溶解1kg苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至70±2℃，恒溫2小時，即得本發(fā)明水處理劑。
實施例2取30kg水置于反應釜內，依次緩緩加入43kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、50kg葡萄糖酸鋅、13kg改性磺化木質素，攪拌，混勻；再加入2kg已溶解1kg苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至70±2℃，恒溫2小時，即得。
實施例3取30kg水置于反應釜內，依次緩緩加入40kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、40kg葡萄糖酸鋅、10kg改性磺化木質素，攪拌，混勻；再加入2kg已溶解1kg苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至70±2℃，恒溫2小時，即得。
實施例4取40kg水置于反應釜內，依次緩緩加入50kg 2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、50kg葡萄糖酸鋅、20kg改性磺化木質素，攪拌，混勻；再加入5kg已溶解2kg苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至70±2℃，恒溫2小時，即得。
對比例1除不加葡萄糖酸鋅外，其他同實施例1。
對比例2除不加2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸外，其他同實施例1。
對比例3除不加改性磺化木質素外，其他同實施例1。
實驗1 產品質量測試將實施例1所得到的水處理劑與其他同類產品進行多項性能指標測試，結果見表1所示。
其中同類產品(1)為DCI-04復合緩蝕阻垢劑；生產企業(yè)南京化工研究所。同類產品(2)為DCI-01復合緩蝕阻垢劑；生產企業(yè)武進精細化工廠。M-03為木素型復合緩蝕阻垢劑(根據(jù)從造紙黑液中提取木質素制備工業(yè)水處理劑M-03，王平，工業(yè)水處理劑所述的方法制備)。
本發(fā)明一種工業(yè)水處理劑具有良好的分散作用，由于改性磺化木質素與葡萄糖酸鋅和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸有相互協(xié)同作用，使得本發(fā)明產品比未加改性磺化木質素的藥劑和M-03阻垢、緩蝕性能好。實驗結果顯示，本發(fā)明的有機膦含量、阻垢率和緩蝕率均優(yōu)于同類水處理藥劑。
表1本發(fā)明產品質量指標實測數(shù)據(jù)

實驗2 協(xié)同試驗與對比例之間的協(xié)同試驗結果證明，本發(fā)明產品中葡萄糖酸鋅、改性磺化木質素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之間的協(xié)同效應，能抑制冷卻水循環(huán)管路的結垢和腐蝕。試驗結果見表2所示。
表2葡萄糖酸鋅、改性磺化木質素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之間的協(xié)同試驗

實驗3 現(xiàn)場應用試驗從2006年4月10號開始在鋼鐵廠冷卻水系統(tǒng)中現(xiàn)場應用本發(fā)明實施例1所得的產品，根據(jù)試驗室的實測數(shù)據(jù)，確定現(xiàn)場投加藥劑的質量濃度為5mg·L-1，按鋼鐵廠冷卻水系統(tǒng)原先的操作條件及控制指標進行運行。
經過半年的運行，循環(huán)水外觀比處理前清澈度明顯提高，除濁度率(NTU)＞85％，鋼管道的管路腐蝕率為0.0030～0.0060mm·a-1，而沒有用本發(fā)明藥劑實驗的鋼管道的管路腐蝕率為0.1669mm·a-1。
實驗證明，本發(fā)明產品改變了循環(huán)水運行狀況，換熱設備運行良好，保證了生產裝置的連續(xù)運行。運行期間循環(huán)冷卻水的水質指標及對比使用M-03的水質指標(根據(jù)2004年4月20號開始M-03現(xiàn)場應用試驗)如表3。
表3某鋼鐵廠循環(huán)冷卻水水質指標


現(xiàn)場應用表明本發(fā)明產品集優(yōu)良的緩蝕、阻垢和分散鐵離子的性能于一體，同時還具有耐高溫、高硬度、高pH和不易分解等特點。在投加質量濃度為5mg·L-1時，本發(fā)明產品中葡萄糖酸鋅、改性磺化木質素和2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸之間的協(xié)同效應，能抑制冷卻水循環(huán)管路的結垢和腐蝕。
權利要求
1.一種工業(yè)水處理劑，由改性磺化木質素、2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸鋅、苯駢三氮唑、酒精和水組成，各組分的質量比為改性磺化木質素 10～20；
2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸 40～50；葡萄糖酸鋅 40～50；苯駢三氮唑 1～2；酒精 2～5；水 30～40。
2.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)水處理劑，其特征在于所述的工業(yè)水處理劑各組分的質量比為改性磺化木質素 15；
2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸 45；葡萄糖酸鋅 45；苯駢三氮唑 1；酒精 2；水 35。
3.一種制備權利要求1或2所述的工業(yè)水處理劑的方法，依次包括以下步驟(1)取權利要求1或2所述的各組分，將水置于反應釜內，依次緩緩加入2-膦酸丁烷-1，2，4三羧酸、葡萄糖酸鋅、改性磺化木質素，攪拌，混勻；(2)再加入已溶解苯駢三氮唑的酒精溶液，繼續(xù)攪拌；(3)在連續(xù)攪拌條件下，將反應釜溫控調至65～85℃，恒溫1.5～3.5小時，得到本發(fā)明的工業(yè)水處理劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)水處理劑，其由改性磺化木質素、2－膦酸丁烷－1，2，4三羧酸、葡萄糖酸鋅、苯駢三氮唑、酒精和水組成，各組分的質量比為改性磺化木質素10～20、2－膦酸丁烷－1，2，4三羧酸40～50、葡萄糖酸鋅40～50、苯駢三氮唑1～2、酒精2～5、水30～40。本發(fā)明具有緩蝕、阻垢和抑制藻類生長的作用，生產過程無“三廢”排放，并解決了制漿造紙廠的黑液污染問題。本發(fā)明處理工藝簡單、用藥量少、效果好，水處理成本低，具有良好的經濟效益和廣泛的社會效益。
文檔編號C23F11/10GK101037273SQ20071002067
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權日2007年3月21日
發(fā)明者王平 申請人:南京林業(yè)大學